基于非线性最小二乘的电容层析成像图像重建算法

针对电容层析成像技术中的"软场"效应和病态问题,提出了基于非线性最小二乘算法的新电容层析成像(ECT)算法。在分析非线性最小二乘问题残量原理的基础上,给出了目标函数中二阶信息项的割线近似的校正公式,并利用Lipschitz空间连续的性质对非线性最小二乘算法的收敛性进行了证明,在此基础上探讨了ECT应用该算法的可行性。该算法满足收敛条件且重建图像误差小。仿真和实验结果表明,与LBP、Landweber和共轭梯度算法相比,对于简单流型该算法兼备成像质量高、边界均匀稳定等优点,该算法的提出为ECT图像重建算法的研究提供了一个新的思路。     

RTD振荡特性的模拟与研究

为解决共振隧穿二极管(RTD)振荡功率的提高受到稳定性限制的问题,利用高级设计系统(ADS)电路仿真,研究了RTD分别与RLC(电阻、电容、电感)、HEMT(高电子迁移率晶体管)及HBT(异质结双极晶体管)构成的大信号振荡电路,分析了其负阻、双稳特性产生振荡的机理,探索了RTD的连接器件对RTD特性的调制作用.研究表明,振荡电压(或电流)的峰值与谷值之差越大,输出电压(或电流)的振荡幅度就越大,且比单纯增大RTD结面积来增大输出功率的做法有更好的稳定性,据此有望解决功率受限的问题;RTD连接的器件对R TD特性的调制作用与连接方式有关,通过改变连接方式可以扩大RTD在射频收发系统中的应用.     

基于离散滑模控制的新型Buck-Boost矩阵变换器

摘要对目前矩阵变换器存在电压传输比低的缺陷进行了研究,提出了一种新型的杯为buck-boost矩阵变换器（BBMC）的电路拓扑结构。介绍了该拓扑结构的基本构成及其工作原理,分析推导了其电压传输比与占空比之间函数关系的解析表达式,阐述了离散滑模控制策略的基本设计方法,最后通过仿真对其有效性和可行性进行了验证。结果表明：该新型拓扑结构能实现输出电压和频率的任意调节,其电压传输比既可大于1,也司小于l,且直接输出高品质的正弦波而无需滤波环节,谐波含量小,从而有效解决了传统矩阵变换器申,压传输比低的难题,具有较好的应用价值。     

硅微陀螺信号处理方法——基于前向线性预测小波变换方法

为补偿漂移误差对硅微陀螺的测量精度造成的损失,针对漂移误差易受外部环境噪声影响的特点,提出了一种基于前向线性预测（FLP）的小波变换（WT）处理方法——DWT-FLP算法,并通过硅微陀螺试验对其进行了验证。该方法利用快速小波变换算法进行信号的小波分解和小波重构,并将FLP方法用于小波分解系数的重构,比较显著地提高了重构信号的精度。对于4尺度的db4小波变换,40阶FLP的滤波方法可以将硅微陀螺静态漂移的标准差提高4.8倍,动态测量过程信噪比可以提高6.5dB,并且该算法的实时性也可以满足实际工程的需要。     

智能天线系统中阵元间互耦的影响及盲校正方法

针对天线阵单元间互耦会导致智能天线性能下降这一问题,提出了一种盲校正方法.该方法基于均匀圆阵(UCA)互耦矩阵的特殊结构形式,利用子空间原理和拉格朗日乘子法,不需要任何辅助信号源就能同时完成阵列误差的校正和波达方向(DOA)的估计.在进行计算机仿真时,还提出了以空间响应相关系数(SRCC)为准则来详细地分析互耦对阵列性能的影响,并通过一些典型的例子证明了所提出的盲校正方法的可行性.     

叶绿素荧光量子产量的MODIS遥感算法

从荧光量子产量的原理出发,利用 MODIS 卫星数据建立了一种估算量子产量的算法--φ算法.通过 2006 年 3 月 23 日渤海和北黄海的 MODIS 数据计算了荧光量子产量,并与叶绿素荧光效率(cFE)产品进行了比较.结果表明,φ算法是一种更精确的荧光量子产量的估算算法,它有效地避免了 CFE 存在的几个误差来源:包括未考虑浮游植物的"包裹效应"、使用 412nm 的离水辐亮度反演的浮游植物吸收系数以及积分深度过浅.CFE在大部分海域出现负值,还出现了某些高估点;在有效数据范围内,两者存在明显的线性相关关系.φ算法估算的量子产量最高值在0.05左右,这与其它海区测量的值域范围基本一致.除辽东湾东北部和部分近岸水域外,大部分离岸水域在0.001～0.02的范围内.通过对φ算法的误差来源分析,认为发展一种新的反演 678nm 比吸收系数和平均吸收系数的波段比值算法是可行的,也是改进φ算法精度的有效方法.     

小型地面移动机器人运动学分析及控制研究

研制了一种带前摆臂结构的小型地面移动机器人,建立了该机器人的运动学模型,确定了该机器人驱动轮转角与机器人位姿间的关系,为小型地面移动机器人的控制系统的设计提供了理论依据.该机器人的控制系统采用上下位机控制方式实现了对机器人的遥控控制,即上位机为 PC 机,下位机采用单片机.采用流向控制标志位查询判断驱动信号的流向,使机器人移动载体、摆臂和摄像装置的驱动电机可以协调运动.对该机器人各机构的运动进行了仿真,并得到了机构匀速运动过程中的主驱动轴转角、摆臂转角及摄像头转角等 3 个主要机构的运动参数曲线,验证了机器人各机构的运动性能.     

运用NOAA AVHRR和Landsat TM数据估算多年水稻种植面积

介绍了综合运用NOAA AVHRR和Landsat TM数据进行多年水稻种植面积监测的一种方法,以湖北省为例,首先运用Landsat TM数据计算了该省1992年的水稻种植面积;接着运用1992年和1994年的NOAA AVHRR数据分别计算这两年的水稻像元数,以这两年水稻像元数的变化来反映水稻种植面积的变化;最后运用线性模型,估算1994年的水稻种植面积。所得的1994年水稻种植面积与湖北省农调队资料相比精度为84.5%。运用同样的方法估算1995年该省的水稻种植面积,精度达90%以上。     

快速浸出法提取印楝素浸膏

比较了微波法、超声波法、常规溶剂浸提法和快速浸出法4种方法提取印楝种子中印楝油、印楝素浸膏得率和浸膏中印楝素A、印楝素B的质量百分含量。快速浸出法提取总耗时0．5h,印楝油得率31．9％,印楝素浸膏得率3．39％,浸膏中AzadirachtinA含量8．99％、AzadirachtinB含量2．92％。快速浸出法耗时少,得率高,具有较多优势。测定了快速浸出法提取印楝素不同萃取时间下印楝种粉的粒度,发现物料粒度不断减小是达到快速萃取目的的一个重要因素。     

多松弛时间格子Boltzmann方法在GPU上的实现

近年来,随着统一计算设备构架(CUDA)的出现,高端图形处理器(GPU)在图像处理、计算流体力学等科学计算领域的应用得到了快速发展.属于介观数值方法的格子Boltzmann方法(LBM)是1种新的计算流体力学(CFD)方法,具有算法简单、能处理复杂边界条件、压力能够直接求解等优势,在多相流、湍流、渗流等领域得到了广泛应用.LBM由于具有内在的并行性,特别适合在GPU上计算.采用多松弛时间模型(MRT)的LBM,受松弛因子的影响较小并且数值稳定性较好.本文实现了MRT-LBM在基于CUDA的GPU上的计算,并通过计算流体力学经典算例--二维方腔流来验证计算的正确性.在雷诺数Re=[10,104]之间,计算了多达26种雷诺数的算例,并将Re=102,4×102,103,2×103,5×103,7.5×103算例对应的主涡中心坐标与文献中结果进行了对比.计算结果与文献数值实验符合较好,从而验证了算法实现的正确性,并显示出MRT-LBM具有更优的数值稳定性.本文还分析了在GPU上MRT-LBM的计算性能并与CPU的计算进行了比较,结果表明,GPU可以极大地加快MRT-LBM的计算,NVIDIA Tesla C2050相对于单核Intel Xeon 5430 CPU的加速比约为60倍.